إذ تعتبر مسألة تحسين موثوقية ودرجة تحمل فرامل الطائرات مسألة مهمة يشارك في حلها العلماء والشركات في جميع أنحاء العالم.
في معظم أنظمة المكابح، تصنع الأقراص من مواد "كربون-كربونية" مركَّبة، التي تصبح ساخنة للغاية بسبب الحمل الزائد. وبالتالي فإن متطلبات القدرة على التحمل لهذه المواد تتزايد باستمرار.
قام فريق من الباحثين في مركز المواد المركبة التابع لجامعة "ميسيس"، تحت إشراف كبير الباحثين أندريه ستيباشكين، وبتكليف من شركة الطيران "روبين"، بدراسة كيفية مقاومة ظهور ونمو الشقوق تحت تأثير تغيرات الأحمال بشكل دوري على مواد مركبة مختلفة.
واستخدم علماء جامعة "ميسيس" كعينات مواداً تعتمد على ألياف الكربون المنفصلة والأنسجة الكربونية التي صممها المتخصصون من شركة "آك — "روبين". وتختلف المواد الأولية في درجة حرارة المعالجة الحرارية النهائية ومخططات التقوية الميكانيكية. وكانت مهمة الباحثين هي معرفة كيف تؤثر هذه العوامل على مقاومة المادة واتنشار الشقوق، واختيار الاتجاهات لمزيد من تحسين التكنولوجيا.
وأضاف السيد أندريه ستيباشكين قائلاً: "عادة لا يتم فحص أنظمة الفرامل بعد كل رحلة طيران، لأن ذلك يتطلب تفكيك جزئي للعجلات، وإنما بعد عدد محدد من عمليات الهبوط. وهنا يجب أن تتمتع هياكل الطائرات والمواد المستخدمة فيها، من بين الأشياء الأخرى، بعامل جودة مثل "السلامة من الضرر". هذا يعني إنه إذا تم تشكل صدع في مادة قرص الفرامل فوراً بعد الفحص، فإنه لا ينبغي أن ينمو كثيراً قبل إجراء عملية الفحص التالية إلى الحد الذي يمكن أن يتسبب في تدمير الهيكلية.
وبحسب قول الباحث الروسي، فقد أظهرت الاختبارات في جامعة "ميسيس" أن المواد المدعمة بألياف الكربون المنفصلة تتحمل على نحو أفضل انتشار التشققات في عرض تصفيف الألياف، في حين المواد المدعمة بأنسجة الكربون — على طول ألياف الكربون.
عند الجمع بين كلا النوعين من التدعيم (على سبيل المثال، عند إنشاء مادة متعددة الطبقات) من الممكن زيادة مقاومة المادة للشقوق في كلا الاتجاهين وزيادة موثوقية وسلامة تشغيل الطائرات.
وتابع أندريه ستيباشكين قائلاً: "كلما كانت المواد أكثر موثوقية، كلما كانت الفترات الفاصلة بين عمليات الفحص على أنظمة المكابح أطول، وهو ما يقلل بالتالي من تكلفة تشغيل الطائرات وصيانتها".
ووفقاً لنتائج الاختبار، وضع خبراء الجامعة جملة من التوصيات حول كيفية زيادة مقاومة التشقق للمواد التي تستخدم حالياً في أنظمة الفرامل، والمواد المركبة التي يتم تصميمها.
